Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:53:16Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:58:40Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O valor alfa é um critério extremamente importante, pois determina o tempo que um País levará para atingir suas metas na diminuição da distribuição das doses em trabalhadores envolvidos com fontes de radiação ionizante. Atualmente os paises adotam um valor único para ? baseado no Produto Interno Bruto per Capita. Neste trabalho, pretende-se mostrar que seria possível a escolha de uma curva para ? ao invés de um único valor. Esta curva por sua vez, seria capaz de fornecer valores para ? que estariam vinculados às maiores doses individuais observadas em cada processo de otimização, tanto de projeto quanto de operação. Os valores para a construção das curvas ?, aqui sugeridos, não dependeriam mais do Produto Interno Bruto per Capita mas seriam função da distribuição das doses individuais máximas e do prazo necessário para atingir a meta de 1/10 do limite de dose anual previsto, isto é, alcançar a região de doses individuais consideradas aceitáveis. Esta nova conceituação do valor alfa viria resolver muitos problemas criados pela teoria atual, entre os quais destacamos: a) somente pode ser realizada uma otimização para cada conjunto (família) de opções de radioproteção. b) cada país tem limites restritos diferenciados, que podem causar graves problemas nos intercâmbios internacionais. c) dificulta o cálculo de prováveis casos de morte em virtude do valor da dose coletiva, considerado indesejável pelos organismos internacionais. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:26:20Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:04:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O Laboratório de Calibração de Instrumentos do Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares oferece serviços de calibração de detectores de radiação utilizados em radioproteção, radiodiagnóstico e radioterapia, para o IPEN e também para instalações externas, públicas e particulares. Uma parte de suas instalações estão localizadas no prédio principal, junto com outros laboratórios e salas de estudo, e uma outra parte num prédio isolado, semienterrado (Bunker). Para a otimização, a modernização e principalmente a segurança, os laboratórios situados no prédio principal precisam ser transferidos para um local isolado. Neste trabalho foi desenvolvido um projeto de um laboratório integrado, que será uma expansão do atual Laboratório de Calibração de Instrumentos do IPEN. Para isto, foram feitos levantamentos radiométricos no local escolhido e levantadas todas as necesidades da equipe quanto a espaço e disposição das salas. No projeto, os laboratórios com equipamentos de radiação X, e fontes radioativas alfa e beta ficaram isolados numa parte do prédio, e as blindagens das paredes foram determinadas, dependendo do uso de cada laboratório. / Dissertacao (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2014-11-10T11:30:02Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-11-10T11:30:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2014-11-10T11:30:02Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-11-10T11:30:02Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O Instituto de Pesquisas Energéticas e Nucleares IPEN-CNEN/SP produz rotineiramente o combustível nuclear necessário para a operação de seu reator de pesquisas IEA-R1. Esse combustível é formado por placas combustíveis contendo núcleos de dispersões U3Si2-Al, obtidas por laminação. As placas combustíveis sofrem um tratamento químico para limpeza de sua superfície, com o objetivo de garantir a remoção de qualquer impureza presente em suas superfícies, incluindo resíduos de urânio. Nos últimos 10 anos foram constatados de forma esporádica aumentos significativos na atividade radioativa da água da piscina do reator IEA-R1. O aumento da atividade no ambiente do reator foi relacionado à entrada na piscina de elementos combustíveis recém-fabricados, entrando em operação. Apesar do processo de tratamento superficial atual estar perfeitamente estável e reprodutível, uma possível causa para o aumento da atividade da água da piscina do reator IEA-R1 é a presença de contaminação residual de urânio na superfície não retirada pelo tratamento químico superficial. Durante anos, esse problema não foi observado devido à baixa potência de operação do reator, no nível de 2 MW. Contudo, com o aumento da potência, acima de 3,5 MW, esse problema começou a ser observado. Esse trabalho verifica a hipótese da contaminação residual de urânio na superfície das placas combustíveis de forma estatística e caracteriza a adequação do processo de tratamento superficial de placas combustíveis. Utilizou-se uma metodologia estatística de avaliação do processo em três níveis: produção presente, contaminação intencional, produção histórica. A contagem de emissões alfa por contador de NaI permitiu a quantificação de urânio residual. Como resultado global, verificou-se que pode ocorrer contaminação abaixo de 1 g de 235U por elemento combustível. Essa contaminação não é significante para causar eventuais acidentes de aumento de atividade no reator IEA-R1. Provou-se no presente trabalho que a metodologia de contagens de emissões alfa é segura, precisa e rápida para se analisarem contaminações superficiais de urânio nas placas combustíveis. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:37:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 02029.pdf: 4740189 bytes, checksum: ff05d787c5ab98b675cc36bbe2b0c062 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:37:18Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:09:06Z (GMT). No. of bitstreams: 1 02029.pdf: 4740189 bytes, checksum: ff05d787c5ab98b675cc36bbe2b0c062 (MD5) / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN/CNEN-SP

High-intensity, short-pulse laser-solid interactions are of great importance for a number of applications and fundamental research, such as high energy density (HED) physics, laboratory astrophysics, inertial confinement fusion (ICF), particle acceleration, and ultrafast x-ray sources. X-ray spectroscopy is a powerful diagnostic tool to investigate the extreme states of matter created by these interactions. This thesis presents the development and application of x-ray spectroscopy in relativistic laser-solid interactions. Two x-ray crystal spectrometers have been developed on the DRACO and European X-ray Free Electron Laser (XFEL) facilities for the diagnosis of dense plasmas produced by ultrashort relativistic laser pulses. A high-resolution x-ray crystal spectrometer is developed at the DRACO petawatt laser, measuring the K-shell emission spectra of Ti targets ranging from cold Kα to thermal Heα lines. This spectrometer employs a spherically bent quartz crystal and adopts Johann geometry in the dispersive plane. Geometrical analysis and ray-tracing simulations are implemented, respectively, to determine the most suitable configuration and evaluate the performance of the spectrometer, showing an excellent spectral resolution of E/δE≈15000. With the quartz spectrometer, the production and transport of hot electrons as well as the heating state in the proton acceleration Ti targets can be investigated at the DRACO petawatt laser. In addition, a multipurpose imaging x-ray crystal spectrometer is developed for the HED instrument of the European XFEL. This spectrometer is designed to measure x-rays in the energy range of 4 - 10 keV, providing high-resolution, spatially-resolved spectral measurements. A toroidally bent germanium (Ge) crystal is used, allowing x-ray diffraction from the crystal to image along a one-dimensional spatial profile while spectrally resolving along the other. A detailed geometrical analysis is performed to determine the curvature of the crystal. The theoretical performance of the spectrometer in various configurations is calculated by ray-tracing simulations. The key properties of the spectrometer, including the spectral and spatial resolution, are demonstrated experimentally on different platforms. Experimental results prove that this Ge spectrometer is a powerful tool for spatially resolved measurements of x-ray emission, scattering, or absorption spectra in high energy density physics. The enhancement effect of a microstructured surface on laser absorption and characteristic Kα emission has been investigated by measuring K-shell emission from titanium (Ti) targets irradiated with high-intensity (~ 10^20 W/cm^2), sub-picosecond (500 fs) laser pulses. The experimental results indicate a modest enhancement (1.6x) of Kα emission from microstructured targets compared to flat foils, but with similar intensity and profile of Heα and Li-like satellites. Particle-in-cell (PIC) simulations are implemented to further understand the underlying physical processes in the laser interaction with both targets, interpreting the mechanisms responsible for the Kα enhancement. The reasons for the lower-than-expected enhancement of Kα emission are discussed. The rapid heating of the bulk plasma might result in the premature shutdown of Kα emission before the thermalization of hot electrons or even the end of laser pulses, suggesting that the use of Kα emission as a diagnostic of the hot-electron yield or relaxation could lead to a misinterpretation. This work reveals that an optimized microstructured target shows promise to produce high-brightness, quasi-monochromatic laser-driven x-ray sources for many probing applications. While x-ray spectroscopy has been widely used for diagnosing the internal conditions of laser-produced plasmas, it is usually very challenging to extract reliable and accurate physical information from the raw x-ray spectra, especially for time- and space-integrated spectra emitting from a range of plasma conditions. In this thesis, a complex spatio-temporally resolved analysis of time- and space-integrated x-ray emission spectroscopy from the relativistic laser plasmas is presented. Particle-in-cell (PIC) simulations using the PICLS code are performed to investigate the laser-solid interaction within a picosecond (ps). The subsequent plasma evolution is simulated with the hydrodynamic code FLASH on a larger timescale (hundreds of ps). With the outputs of PIC and hydrodynamic simulations, atomic kinetics-spectroscopy simulations using the FLYCHK, SCFLY, and ATOMIC codes are performed to generate a series of synthetic spectra. These synthetic spectra are used to reconstruct a composite emission spectrum and then compared to the measured integrated spectra. A full-time evolution of electron density, temperature, and ionization state of laser plasmas is thus extracted, and verified by the comparison between the measured and simulated spectra. By this methodology, the dynamics of ultrafast relativistic laser-plasma systems was studied. The combination of x-ray spectroscopy, atomic physics, and multi-scale (i.e. PIC and hydro-) simulations is demonstrated to be a promising method to characterize the evolution of internal conditions of laser-produced plasmas. This method can also be used as an effective benchmark or reference for these numerical simulations.